Luz – Concepto y fenómenos
La luz es una forma de radiación electromagnética que se asemeja al calor radiante, las ondas de radio y los rayos X. Se caracteriza por oscilaciones extremadamente rápidas de un campo electromagnético en un rango específico de frecuencias que pueden ser percibidas por el ojo humano. Los distintos colores que percibimos están relacionados con la luz que vibra a diferentes frecuencias, desde aproximadamente 4 × 10^14 vibraciones por segundo en el caso del color rojo, hasta aproximadamente 7,5 × 10^14 vibraciones por segundo para el color violeta.
Indice de Contenido
Introducción
La luz visible se puede describir mediante su longitud de onda, siendo más corta en el espectro violeta (alrededor de 40 millonésimas de centímetro) y más larga en el espectro rojo (unos 75 millonésimas de centímetro). Las frecuencias más altas, que corresponden a longitudes de onda más cortas, incluyen la radiación ultravioleta, mientras que las frecuencias aún más altas están asociadas con los rayos X. Por otro lado, las frecuencias más bajas, con longitudes de onda más largas, se conocen como rayos infrarrojos, y las frecuencias más bajas aún se asocian con las ondas de radio.
La mayoría de la luz proviene de electrones que vibran a estas frecuencias cuando se calientan a temperaturas elevadas. A medida que aumenta la temperatura, la frecuencia de vibración también aumenta y la luz producida tiende a ser más azul.
Naturaleza de la Luz
La luz se propaga en línea recta desde sus fuentes y se dispersa en una superficie cada vez más amplia a medida que avanza. La intensidad de la luz disminuye a medida que aumenta la distancia, siguiendo una ley de inversa al cuadrado. Cuando la luz incide sobre un objeto, puede ser absorbida o reflejada. En el caso de superficies rugosas, la luz reflejada se dispersa en todas las direcciones.
Algunas frecuencias de luz se reflejan más que otras, lo que determina el color característico de los objetos. Las superficies blancas reflejan todas las longitudes de onda de manera uniforme, mientras que las superficies negras absorben casi toda la luz. Para formar imágenes mediante reflexión, se requiere una superficie altamente pulida, como la de un espejo.
La naturaleza de la luz ha sido un problema fundamental en la física. Isaac Newton, matemático y físico británico, describió la luz como una emisión de partículas, mientras que Christiaan Huygens, astrónomo, matemático y físico holandés, desarrolló la teoría de que la luz se propaga como una onda.
En la actualidad, se considera que estas dos teorías son complementarias, y el avance de la teoría cuántica ha llevado al reconocimiento de que, en ciertos experimentos, la luz se comporta tanto como partícula como onda. En situaciones donde la luz exhibe comportamiento ondulatorio, la onda vibra perpendicularmente a la dirección de propagación. Por lo tanto, la luz puede polarizarse en dos ondas perpendiculares entre sí.
Velocidad de la Luz
El físico francés Armand Hippolyte Louis Fizeau fue el primero en medir la velocidad de la luz en un experimento de laboratorio, aunque observaciones astronómicas previas ya habían proporcionado un valor aproximado. Actualmente, se considera que la velocidad de la luz en el vacío es de 299.792.458 m/s, y este valor se utiliza para medir distancias extensas midiendo el tiempo que tarda un pulso de luz o de ondas de radio en llegar a un objetivo y regresar.
Este principio es la base del radar. Conocer con precisión la velocidad y la longitud de onda de la luz también permite una medida precisa de longitudes. De hecho, en la actualidad, el metro se define como la distancia recorrida por la luz en el vacío en 1/299.792.458 segundos.
Es importante tener en cuenta que la velocidad de la luz varía ligeramente según el medio en el que se propaga. En el aire, la velocidad de la luz es ligeramente diferente según la longitud de onda, siendo en promedio un 3% menor que en el vacío. En el agua, la velocidad de la luz es aproximadamente un 25% menor, y en el vidrio ordinario es aproximadamente un 33% menor.
La luz también tiene un efecto significativo en muchos compuestos químicos. Por ejemplo, las plantas utilizan la luz solar para realizar la fotosíntesis, y ciertos compuestos de plata se oscurecen cuando están expuestos a la luz en presencia de otros compuestos químicos. Esta característica se utiliza en la fotografía.
